循環(huán)流化床鍋爐受熱面防磨噴涂質(zhì)量控制
2015-6-15 9:57:57點(diǎn)擊：
循環(huán)流化床鍋爐受熱面防磨噴涂質(zhì)量控制
摘要 水冷壁管磨損是循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損中最突出的問(wèn)題，根據(jù)運(yùn)行中磨損程度的不同，采取爐膛內(nèi)直接熱噴涂或補(bǔ)焊后熱噴涂的方法，在水冷壁管磨損區(qū)域或部位噴涂金屬耐磨層來(lái)提高耐磨性，是方便快捷和有效的方法。磨損狀況檢查、磨損補(bǔ)焊、噴前粗糙處理、選擇噴涂方法與耐磨涂層、噴涂質(zhì)量檢查驗(yàn)收，是爐內(nèi)熱噴涂質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)踐表明，在爐膛內(nèi)噴涂金屬耐磨層，使水冷壁管因磨損漏泄、爆管得到有效控制。
關(guān)鍵詞 水冷壁管磨損 補(bǔ)焊 粗糙處理 噴涂
前 言
在爐膛內(nèi)布置水冷壁管的循環(huán)流化床鍋爐，普遍產(chǎn)生水冷壁管磨損。磨損程度（速度）因不同設(shè)計(jì)的爐型、燃燒煤種、燃燒調(diào)整等因素有關(guān)，有些磨損是相當(dāng)嚴(yán)重的。人們都在采取辦法，試圖對(duì)磨損進(jìn)行有效控制，以提高循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。近些年，熱噴涂技術(shù)在我國(guó)發(fā)展很快，防磨噴涂在各個(gè)行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，鍋爐受熱面四管防磨噴涂得到關(guān)注。在循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管防磨方面，有的鍋爐制造廠家制造鍋爐時(shí)，在水冷壁管常出現(xiàn)的磨損部位預(yù)先噴涂金屬耐磨層，有一定防磨效果，但是在鍋爐運(yùn)行中，磨損經(jīng)常超出了鍋爐制造廠家預(yù)先噴涂范圍；有的研制企業(yè)在鍋爐水冷壁管磨損時(shí)更換新管，新管先在爐外噴涂再安裝。在爐外噴涂，噴涂方式和噴涂設(shè)備選擇空間大，施工條件相對(duì)較好，容易得到好的噴涂質(zhì)量，但是確定換管的難度大，容易浪費(fèi)，施工不便，工期拖長(zhǎng)；而采取在爐膛內(nèi)直接噴涂水冷壁管的方法，可不必割管，施工面積可大可小，施工省時(shí)方便，耗費(fèi)小，給研制企業(yè)帶來(lái)了很大的便利。但是爐內(nèi)噴涂限制了噴涂條件，使有些高質(zhì)量的噴涂方法由于設(shè)備和場(chǎng)地的限制，無(wú)法進(jìn)入爐膛內(nèi)噴涂。眾多熱噴涂方法和熱噴涂設(shè)備中，方便進(jìn)入爐膛內(nèi)噴涂的，目前只有火焰噴涂和電弧噴涂，并且一般爐?噴涂面積不大。因此一些有實(shí)力的大型做熱噴涂的企業(yè)，往往把眼光盯在高精尖的熱噴涂設(shè)備和承攬大利潤(rùn)熱噴涂業(yè)務(wù)上，這就限制了爐內(nèi)水冷壁管直接噴涂技術(shù)的研究與提高。這些年一直很少看到爐膛內(nèi)直接噴涂的技術(shù)報(bào)道和經(jīng)驗(yàn)資料。我公司在某電廠220t/h、130t/h、75t/h共8臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損引起的泄漏、爆管的不利影響，曾在不同爐型上進(jìn)行過(guò)改造、燃燒調(diào)整、加防磨護(hù)瓦、增添澆注料、以及在爐膛內(nèi)直接噴涂金屬耐磨層等方法做防磨嘗試。經(jīng)過(guò)摸索，通過(guò)在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)直接噴涂金屬耐磨層，使水冷壁管因磨損泄漏、爆管事故得到有效控制，并在循環(huán)流化床鍋爐磨損檢查與爐內(nèi)直接熱噴涂質(zhì)量控制方面積累了經(jīng)驗(yàn)。我們體會(huì)到：爐膛內(nèi)直接熱噴涂是提高水冷壁管耐磨性的方便快捷和經(jīng)濟(jì)有效的方法。爐膛內(nèi)直接噴涂金屬耐磨層的目的，是提高管壁的耐磨性，防止因水冷壁管磨損而頻繁出現(xiàn)的泄漏、爆管或大量換管。因此要達(dá)到理想效果，必須做好與噴涂相關(guān)的每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。檢查管壁磨損狀況、制定補(bǔ)焊工藝、選擇金屬耐磨層、管壁噴前粗糙處理及噴涂后質(zhì)量檢查驗(yàn)收，是做好爐內(nèi)水冷壁噴涂時(shí)質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1檢查磨損狀況
檢查管壁磨損狀況是爐內(nèi)防磨噴涂第一步工作，要根據(jù)各個(gè)鍋爐不同磨損狀況來(lái)制定噴涂方案，可做較大范圍噴涂，也可做個(gè)別修補(bǔ)噴涂。在計(jì)劃停爐檢修時(shí)，或因水冷壁管泄漏、爆管停爐臨時(shí)搶修時(shí)，都應(yīng)檢查爐水冷壁管磨損情況；此外還應(yīng)根據(jù)鍋爐狀況和運(yùn)行的時(shí)間，有計(jì)劃安排磨損狀況檢查，以做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。
檢查的重點(diǎn)一般放在水冷壁管衛(wèi)燃帶交界處向上1.5米范圍內(nèi)。要按檢查需要打好手腳架。檢查方法可采取宏觀肉眼察看、手模、使用超聲波測(cè)厚儀測(cè)量壁厚來(lái)進(jìn)行。
循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損可分為四種情形：爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過(guò)渡區(qū)域管壁磨損、爐膛四個(gè)角落區(qū)域管壁磨損、不規(guī)則區(qū)域管壁磨損和一般水冷壁管磨損。
爐膛下部敷設(shè)衛(wèi)燃帶與水冷壁管過(guò)渡（交界）區(qū)域的管壁磨損形式如圖1－1和照片1、照片2所示。
圖1－1與照片1、照片2水冷壁管敷設(shè)的衛(wèi)燃帶結(jié)構(gòu)是兩種不同形式，但是都出現(xiàn)了磨損，磨損特點(diǎn)也有所不同。磨損原因一是在過(guò)渡區(qū)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反，因而在局部產(chǎn)生渦流；二是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變，因而對(duì)水冷壁管產(chǎn)生沖刷。
從已運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐爐膛四個(gè)角落區(qū)域水冷壁磨損、泄漏及爆管檢查分析中發(fā)現(xiàn)，爐膛角落區(qū)域水冷壁管磨損較其它部分更為迅速和嚴(yán)重，是磨損引發(fā)泄漏、爆管多發(fā)區(qū)。其原因是角落區(qū)域沿壁面向下流動(dòng)的固體物料濃度比較高，同時(shí)流動(dòng)狀態(tài)也受到破壞。下面照片3與照片4是從130t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁角發(fā)生磨損泄漏和爆管時(shí)拍照下來(lái)的。照片3是在新?tīng)t投入運(yùn)行不到兩個(gè)月，由于安裝時(shí)水冷壁管在鍋爐爐角處銜接時(shí)，鰭片局部縫隙過(guò)大而添充鋼筋焊補(bǔ)，結(jié)果焊補(bǔ)鋼筋突出，導(dǎo)致沿壁面向下流動(dòng)的固體物料撞擊突出部位產(chǎn)生擾動(dòng)，擾流加速磨損相鄰兩管側(cè)壁，短時(shí)間泄漏。照片4是由于鍋爐爐角水冷壁管直角銜接處，在兩水冷壁管上加焊防磨瓦時(shí)，防磨瓦及焊接面焊肉突出，也同樣導(dǎo)致管壁磨損加速而爆管。
循環(huán)流化床鍋爐水冷壁不規(guī)則區(qū)域管壁磨損主要發(fā)生在未經(jīng)打磨的焊口余高，以及開(kāi)孔處的彎管上。照片5是一220t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁安裝焊口，由于焊口余高未經(jīng)打磨而突出壁面，在運(yùn)行不到半年時(shí)間加強(qiáng)面被磨去，且沿焊口壁厚出現(xiàn)凹面減薄。
爐膛一般的水冷壁管磨損速度較慢，在運(yùn)行較短時(shí)間檢查一般只發(fā)現(xiàn)水冷壁管被磨亮，測(cè)量壁厚減薄不大。
有的循環(huán)流化床鍋爐制造廠家在鍋爐制造時(shí)，在水冷壁衛(wèi)燃帶上（包括爐膛水冷壁四角）150mm高的水冷壁管外表面堆焊或噴涂了合金耐磨層，起到了一定的防磨作用。但是經(jīng)運(yùn)行后仍然發(fā)現(xiàn)有磨損現(xiàn)象。
耐磨層出現(xiàn)的磨損現(xiàn)象，說(shuō)明了即使做了耐磨層的部位，也不是一勞永逸的，只可能延緩磨損，不能杜絕磨損；耐磨層以外的磨損現(xiàn)象，說(shuō)明循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損超出衛(wèi)燃帶上150mm的范圍。
不同型號(hào)大小的循環(huán)流化床鍋爐，固體物料濃相區(qū)高度不一樣，同一型號(hào)鍋爐也可能因運(yùn)行條件不同，固體物料濃相區(qū)高度和狀態(tài)有所變化，從而造成水冷壁管磨損范圍的變化。
檢查中我們發(fā)現(xiàn)，循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損高度，一般不超過(guò)水冷壁管衛(wèi)燃帶上1.5米，因此在這一范圍內(nèi)要做重點(diǎn)檢查。
水冷壁管噴涂后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生磨損，應(yīng)及時(shí)檢查磨損狀況，掌握磨損規(guī)律。對(duì)磨損部位進(jìn)行再噴涂。
總之，檢查循環(huán)流化床鍋爐磨損狀況是非常重要的，噴涂前要對(duì)水冷壁管認(rèn)真、細(xì)致地做好檢查，根據(jù)檢查狀況，制定爐內(nèi)噴方案，再進(jìn)行噴涂。
2噴涂前處理
經(jīng)過(guò)檢查，水冷壁管已存在磨損時(shí)，根據(jù)磨損情況，噴涂前先做好處理。我們處理原則是：當(dāng)磨損面減薄比較均勻，沒(méi)有出現(xiàn)局部凹坑現(xiàn)象，且壁厚測(cè)量大于理論強(qiáng)度計(jì)算值的，表面粗糙處理后即可做熱噴涂；如果磨損面磨損嚴(yán)重，減薄比較均勻，面積大，壁厚已小于理論強(qiáng)度計(jì)算值的，則應(yīng)做換管處理（只要檢查及時(shí)可避免這種情況）；對(duì)于局部磨出凹坑，先做補(bǔ)焊，再噴涂；噴涂過(guò)的金屬耐磨層，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨出新的凹坑時(shí)，也做補(bǔ)焊后再噴涂。同水冷壁管相連接的鰭片磨出凹坑，也要補(bǔ)焊。總之循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管壁面（包括鰭片壁面）都應(yīng)順平，凡突或凹部位都會(huì)加速磨損。
3噴涂前的補(bǔ)焊
由于循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管都是用20G一類的優(yōu)質(zhì)碳鋼管制造的，有好的焊接性能。同時(shí)需要補(bǔ)焊的凹坑或面較小，因此補(bǔ)焊可以取得好的效果。
在補(bǔ)焊效果評(píng)估上，我們?cè)鴮?duì)一手工電弧補(bǔ)焊管運(yùn)行效果進(jìn)行了跟蹤，運(yùn)行4000多小時(shí)后割管做性能試驗(yàn)，結(jié)果補(bǔ)焊管的各項(xiàng)性能指標(biāo)同母材接近。
但是補(bǔ)焊必須講究工藝，應(yīng)采取小規(guī)范焊接方法。要選用小的焊條直徑，小的焊接電流，斷弧焊接，防止過(guò)熱，以減輕焊接熱影響區(qū)的影響；同時(shí)要選擇技術(shù)過(guò)硬的焊工施焊，焊后要對(duì)高出管壁的焊肉打磨，使焊接部位管壁同其它管壁保持同一平面。
對(duì)噴涂過(guò)耐磨涂層的水冷壁管，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行，又磨損出現(xiàn)凹坑時(shí)，補(bǔ)焊應(yīng)考慮金屬耐磨層中合金成分對(duì)焊接的不利影響，一般要把需補(bǔ)焊部位殘留的合金成分磨掉再補(bǔ)焊。如果不磨掉合金成分，必須制定合理的焊接工藝。
在補(bǔ)焊余高磨平后，應(yīng)對(duì)補(bǔ)焊焊面做表面著色探傷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格才可進(jìn)行下一步工作。
4噴涂前管壁表面粗糙處理
熱噴涂時(shí)，熔化的噴涂材料粒子以高速噴射到基體表面，產(chǎn)生撞擊變形而與基體表面互相鑲嵌咬合在一起，基體表面粗糙度程度的大小，直接影響噴涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。
采用噴砂對(duì)管壁進(jìn)行表面粗糙處理時(shí)，要選好砂型、砂粒度、砂粒角度及氣體壓力和流速；同時(shí)還要注重操作者的操作熟練程度和噴砂經(jīng)驗(yàn)，才可得到好的表面粗糙處理效果。
噴砂完應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，被噴砂的基體表面粗糙度要適當(dāng)而均勻。表面粗糙處理后的管壁應(yīng)盡快進(jìn)行噴涂，以防出現(xiàn)氧化而影響噴涂質(zhì)量。
5爐內(nèi)水冷壁管熱噴涂
根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐工況條件，水冷壁管防磨熱噴涂涂層應(yīng)有下列要求：
1)涂層對(duì)基體必須有良好的結(jié)合，防止在運(yùn)行條件下因物理和化學(xué)的作用而脫落，即使出現(xiàn)意外情況，例如出現(xiàn)漏水驟然冷卻、突然過(guò)熱等。
2)涂層應(yīng)與基體有大體一致的熱膨脹系數(shù)。
3)涂層不應(yīng)是嚴(yán)重隔熱的，噴涂后的涂層要不影響水冷壁管正常的熱交換功能。
4)涂層不能損害基體，尤其工件加熱到高溫時(shí)。
5)涂層在運(yùn)行條件下，要有良好的耐磨性，耐熱性和抗氧化能力。
6)有盡可能低的經(jīng)濟(jì)成本。
迄今，已進(jìn)入市場(chǎng)的噴涂粉末類別有數(shù)百種，各類噴涂絲材近百種，已給用戶選擇不同性能的噴涂材料提供了方便。循環(huán)流化床鍋爐四管噴涂，根據(jù)涂層不同性能要求，都可找到各自適合的噴涂材料。
循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)熱噴涂，目前爐膛入口和爐內(nèi)條件限制了一些大型噴涂設(shè)備進(jìn)入，火焰噴涂和電弧噴涂的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備可進(jìn)入爐膛內(nèi)進(jìn)行噴涂，實(shí)踐證明只要掌握好噴涂工藝，控制好水冷壁管噴涂過(guò)程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理，火焰噴涂和電弧噴涂都可取得好的防磨效果。而電弧噴涂在結(jié)合強(qiáng)度、噴涂效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性方面都優(yōu)于普通火焰噴涂。
我們?cè)谕垦h(huán)流化鍋爐爐膛內(nèi)采用電弧噴水冷壁管，選用LX88A噴涂絲材，取得很好的效果。用LX88A噴涂絲材噴涂，涂層與管壁結(jié)合良好，硬度高，耐沖蝕磨損和磨粒磨損性能優(yōu)越。
電弧噴涂操作要注意控制以下幾點(diǎn)：
1) 調(diào)整好電纜長(zhǎng)度與線徑比。電弧噴涂進(jìn)入爐膛內(nèi)，電纜一般要加長(zhǎng)，這時(shí)要考慮長(zhǎng)電纜對(duì)電弧電壓和電弧電流產(chǎn)生的影響，做好調(diào)整。電纜加長(zhǎng)，回路電阻增加，線損加大。如果不加調(diào)整，將影響電弧狀態(tài)，甚至不能正常工作。解決的方法一般在電纜增加較長(zhǎng)時(shí)，要加粗電纜線徑，調(diào)整好長(zhǎng)度與線徑比，使回路電阻值變化較小。同時(shí)電壓指示也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，以電弧穩(wěn)定和電纜發(fā)熱不超過(guò)額定值為準(zhǔn)。
2) 控制好噴槍的噴涂角度、弧長(zhǎng)和噴槍移動(dòng)速度。
3) 控制好壓縮空氣質(zhì)量和空氣壓力。壓縮空氣要過(guò)濾凈化，在規(guī)定的氣壓范圍內(nèi)，氣壓盡量調(diào)得大些并保持穩(wěn)定，這樣可提高霧化效果和粒子噴射速度，得到質(zhì)量高的涂層。
4) 爐膛水冷壁管鰭片應(yīng)噴涂，爐膛四角水冷壁管噴涂層適當(dāng)加厚。
5) 要盡可能在過(guò)水冷壁管粗糙度處理面范圍內(nèi)噴涂層。由于爐膛內(nèi)水冷壁管噴涂是局部噴涂，噴前粗糙處理（噴砂）也是局部的，噴涂操作時(shí)涂層如果超出粗糙處理面范圍外的光管上，光管處涂層在鍋爐運(yùn)行中很容易脫落，在粗糙面和光管交界處噴涂層會(huì)出現(xiàn)斷碴，涂層出現(xiàn)斷碴容易引起爐膛內(nèi)固體磨粒改變方向，撞擊斷碴，迅速磨損管壁。
6噴涂質(zhì)量檢查驗(yàn)收
循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管爐膛內(nèi)噴涂，應(yīng)做好質(zhì)量檢查驗(yàn)收。但是目前還缺少現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)測(cè)試的儀器條件，噴涂涂層性能檢測(cè)試驗(yàn)大都是在試驗(yàn)室做的，所以在噴涂施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查驗(yàn)收受到了一定限制。
根據(jù)現(xiàn)有條件，我們的做法是：
1)首先了解用于噴涂的材料的性能，尤其要查看噴涂材料研制廠家提供的材料性能檢驗(yàn)單。以LX88A噴涂絲材為例，廠家提供的材料性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)：涂層孔隙率：2％、涂層硬度：HRc 69、涂層結(jié)合強(qiáng)度：41.3MPa。
2)宏觀檢查：
a涂層噴涂范圍檢查：要求的涂層噴涂范圍要噴涂到位，涂層應(yīng)噴在粗糙處理過(guò)的壁面上，濺到光管上的涂層應(yīng)盡量短而薄。
b涂層噴涂厚度檢查：在噴涂現(xiàn)場(chǎng)加試樣管，噴涂后抽取樣管斷面，確定涂層厚度。也可根據(jù)噴涂面積與材料用量估算涂層厚度。
c涂層面要平整，粒度應(yīng)均勻，不應(yīng)出現(xiàn)粘絲，適當(dāng)用力敲擊觀察涂層附著情況。
3)硬度測(cè)試：
a儀器：手持式里氏硬度儀，沖擊裝置選C, 硬度種類HRc。
b表面處理?xiàng)l件：被測(cè)點(diǎn)表面粗糙度小于 0.4μm。
c硬度值：依據(jù)噴涂方案要求，參考噴涂材料研制廠家提供的硬度值數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)。
7結(jié)束語(yǔ)
采取在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)做熱噴涂，以達(dá)到控制水冷壁管嚴(yán)重磨損的做法，可切中循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損實(shí)際狀況來(lái)施行；同時(shí)它結(jié)合磨損狀況的檢查和補(bǔ)焊來(lái)做，可最大限度減少水冷壁管換管量，擴(kuò)展了水冷壁管防磨噴涂的途徑。它可在爐膛內(nèi)做大面積的噴涂，也可對(duì)個(gè)別磨損（包括噴涂過(guò)的涂層局部再磨損）做噴涂。總之這些體現(xiàn)了它的靈活性、方便性、經(jīng)濟(jì)性。我們企業(yè)通過(guò)在循環(huán)流化床爐膛內(nèi)直接做水冷壁管防磨熱噴涂，已從中受益。
但是我們也看到，由于條件的限制，一些高質(zhì)量的熱噴涂方法還不能進(jìn)入爐膛，現(xiàn)有設(shè)備在爐膛內(nèi)噴涂的涂層質(zhì)量，還達(dá)不到超音速火焰噴涂、等離子噴涂等高端大型設(shè)備在爐外噴涂的涂層質(zhì)量級(jí)別；同時(shí)社會(huì)上有的施工隊(duì)伍對(duì)爐膛內(nèi)噴涂工藝和質(zhì)量控制環(huán)節(jié)缺乏了解與把握，介入噴涂后出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題使用戶還心存疑慮，影響了爐膛內(nèi)噴涂的信譽(yù)。
我們相信，隨著熱噴涂技術(shù)的快速發(fā)展，更適用的爐內(nèi)熱噴涂設(shè)備會(huì)不斷涌現(xiàn)，熱噴涂的技術(shù)水平會(huì)有更大更普遍的提高，它將受到鍋爐用戶的普遍歡迎。
摘要 水冷壁管磨損是循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損中最突出的問(wèn)題，根據(jù)運(yùn)行中磨損程度的不同，采取爐膛內(nèi)直接熱噴涂或補(bǔ)焊后熱噴涂的方法，在水冷壁管磨損區(qū)域或部位噴涂金屬耐磨層來(lái)提高耐磨性，是方便快捷和有效的方法。磨損狀況檢查、磨損補(bǔ)焊、噴前粗糙處理、選擇噴涂方法與耐磨涂層、噴涂質(zhì)量檢查驗(yàn)收，是爐內(nèi)熱噴涂質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)踐表明，在爐膛內(nèi)噴涂金屬耐磨層，使水冷壁管因磨損漏泄、爆管得到有效控制。
關(guān)鍵詞 水冷壁管磨損 補(bǔ)焊 粗糙處理 噴涂
前 言
在爐膛內(nèi)布置水冷壁管的循環(huán)流化床鍋爐，普遍產(chǎn)生水冷壁管磨損。磨損程度（速度）因不同設(shè)計(jì)的爐型、燃燒煤種、燃燒調(diào)整等因素有關(guān)，有些磨損是相當(dāng)嚴(yán)重的。人們都在采取辦法，試圖對(duì)磨損進(jìn)行有效控制，以提高循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。近些年，熱噴涂技術(shù)在我國(guó)發(fā)展很快，防磨噴涂在各個(gè)行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，鍋爐受熱面四管防磨噴涂得到關(guān)注。在循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管防磨方面，有的鍋爐制造廠家制造鍋爐時(shí)，在水冷壁管常出現(xiàn)的磨損部位預(yù)先噴涂金屬耐磨層，有一定防磨效果，但是在鍋爐運(yùn)行中，磨損經(jīng)常超出了鍋爐制造廠家預(yù)先噴涂范圍；有的研制企業(yè)在鍋爐水冷壁管磨損時(shí)更換新管，新管先在爐外噴涂再安裝。在爐外噴涂，噴涂方式和噴涂設(shè)備選擇空間大，施工條件相對(duì)較好，容易得到好的噴涂質(zhì)量，但是確定換管的難度大，容易浪費(fèi)，施工不便，工期拖長(zhǎng)；而采取在爐膛內(nèi)直接噴涂水冷壁管的方法，可不必割管，施工面積可大可小，施工省時(shí)方便，耗費(fèi)小，給研制企業(yè)帶來(lái)了很大的便利。但是爐內(nèi)噴涂限制了噴涂條件，使有些高質(zhì)量的噴涂方法由于設(shè)備和場(chǎng)地的限制，無(wú)法進(jìn)入爐膛內(nèi)噴涂。眾多熱噴涂方法和熱噴涂設(shè)備中，方便進(jìn)入爐膛內(nèi)噴涂的，目前只有火焰噴涂和電弧噴涂，并且一般爐?噴涂面積不大。因此一些有實(shí)力的大型做熱噴涂的企業(yè)，往往把眼光盯在高精尖的熱噴涂設(shè)備和承攬大利潤(rùn)熱噴涂業(yè)務(wù)上，這就限制了爐內(nèi)水冷壁管直接噴涂技術(shù)的研究與提高。這些年一直很少看到爐膛內(nèi)直接噴涂的技術(shù)報(bào)道和經(jīng)驗(yàn)資料。我公司在某電廠220t/h、130t/h、75t/h共8臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損引起的泄漏、爆管的不利影響，曾在不同爐型上進(jìn)行過(guò)改造、燃燒調(diào)整、加防磨護(hù)瓦、增添澆注料、以及在爐膛內(nèi)直接噴涂金屬耐磨層等方法做防磨嘗試。經(jīng)過(guò)摸索，通過(guò)在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)直接噴涂金屬耐磨層，使水冷壁管因磨損泄漏、爆管事故得到有效控制，并在循環(huán)流化床鍋爐磨損檢查與爐內(nèi)直接熱噴涂質(zhì)量控制方面積累了經(jīng)驗(yàn)。我們體會(huì)到：爐膛內(nèi)直接熱噴涂是提高水冷壁管耐磨性的方便快捷和經(jīng)濟(jì)有效的方法。爐膛內(nèi)直接噴涂金屬耐磨層的目的，是提高管壁的耐磨性，防止因水冷壁管磨損而頻繁出現(xiàn)的泄漏、爆管或大量換管。因此要達(dá)到理想效果，必須做好與噴涂相關(guān)的每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制。檢查管壁磨損狀況、制定補(bǔ)焊工藝、選擇金屬耐磨層、管壁噴前粗糙處理及噴涂后質(zhì)量檢查驗(yàn)收，是做好爐內(nèi)水冷壁噴涂時(shí)質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
1檢查磨損狀況
檢查管壁磨損狀況是爐內(nèi)防磨噴涂第一步工作，要根據(jù)各個(gè)鍋爐不同磨損狀況來(lái)制定噴涂方案，可做較大范圍噴涂，也可做個(gè)別修補(bǔ)噴涂。在計(jì)劃停爐檢修時(shí)，或因水冷壁管泄漏、爆管停爐臨時(shí)搶修時(shí)，都應(yīng)檢查爐水冷壁管磨損情況；此外還應(yīng)根據(jù)鍋爐狀況和運(yùn)行的時(shí)間，有計(jì)劃安排磨損狀況檢查，以做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。
檢查的重點(diǎn)一般放在水冷壁管衛(wèi)燃帶交界處向上1.5米范圍內(nèi)。要按檢查需要打好手腳架。檢查方法可采取宏觀肉眼察看、手模、使用超聲波測(cè)厚儀測(cè)量壁厚來(lái)進(jìn)行。
循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損可分為四種情形：爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過(guò)渡區(qū)域管壁磨損、爐膛四個(gè)角落區(qū)域管壁磨損、不規(guī)則區(qū)域管壁磨損和一般水冷壁管磨損。
爐膛下部敷設(shè)衛(wèi)燃帶與水冷壁管過(guò)渡（交界）區(qū)域的管壁磨損形式如圖1－1和照片1、照片2所示。
圖1－1與照片1、照片2水冷壁管敷設(shè)的衛(wèi)燃帶結(jié)構(gòu)是兩種不同形式，但是都出現(xiàn)了磨損，磨損特點(diǎn)也有所不同。磨損原因一是在過(guò)渡區(qū)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反，因而在局部產(chǎn)生渦流；二是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變，因而對(duì)水冷壁管產(chǎn)生沖刷。
從已運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐爐膛四個(gè)角落區(qū)域水冷壁磨損、泄漏及爆管檢查分析中發(fā)現(xiàn)，爐膛角落區(qū)域水冷壁管磨損較其它部分更為迅速和嚴(yán)重，是磨損引發(fā)泄漏、爆管多發(fā)區(qū)。其原因是角落區(qū)域沿壁面向下流動(dòng)的固體物料濃度比較高，同時(shí)流動(dòng)狀態(tài)也受到破壞。下面照片3與照片4是從130t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁角發(fā)生磨損泄漏和爆管時(shí)拍照下來(lái)的。照片3是在新?tīng)t投入運(yùn)行不到兩個(gè)月，由于安裝時(shí)水冷壁管在鍋爐爐角處銜接時(shí)，鰭片局部縫隙過(guò)大而添充鋼筋焊補(bǔ)，結(jié)果焊補(bǔ)鋼筋突出，導(dǎo)致沿壁面向下流動(dòng)的固體物料撞擊突出部位產(chǎn)生擾動(dòng)，擾流加速磨損相鄰兩管側(cè)壁，短時(shí)間泄漏。照片4是由于鍋爐爐角水冷壁管直角銜接處，在兩水冷壁管上加焊防磨瓦時(shí)，防磨瓦及焊接面焊肉突出，也同樣導(dǎo)致管壁磨損加速而爆管。
循環(huán)流化床鍋爐水冷壁不規(guī)則區(qū)域管壁磨損主要發(fā)生在未經(jīng)打磨的焊口余高，以及開(kāi)孔處的彎管上。照片5是一220t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁安裝焊口，由于焊口余高未經(jīng)打磨而突出壁面，在運(yùn)行不到半年時(shí)間加強(qiáng)面被磨去，且沿焊口壁厚出現(xiàn)凹面減薄。
爐膛一般的水冷壁管磨損速度較慢，在運(yùn)行較短時(shí)間檢查一般只發(fā)現(xiàn)水冷壁管被磨亮，測(cè)量壁厚減薄不大。
有的循環(huán)流化床鍋爐制造廠家在鍋爐制造時(shí)，在水冷壁衛(wèi)燃帶上（包括爐膛水冷壁四角）150mm高的水冷壁管外表面堆焊或噴涂了合金耐磨層，起到了一定的防磨作用。但是經(jīng)運(yùn)行后仍然發(fā)現(xiàn)有磨損現(xiàn)象。
耐磨層出現(xiàn)的磨損現(xiàn)象，說(shuō)明了即使做了耐磨層的部位，也不是一勞永逸的，只可能延緩磨損，不能杜絕磨損；耐磨層以外的磨損現(xiàn)象，說(shuō)明循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損超出衛(wèi)燃帶上150mm的范圍。
不同型號(hào)大小的循環(huán)流化床鍋爐，固體物料濃相區(qū)高度不一樣，同一型號(hào)鍋爐也可能因運(yùn)行條件不同，固體物料濃相區(qū)高度和狀態(tài)有所變化，從而造成水冷壁管磨損范圍的變化。
檢查中我們發(fā)現(xiàn)，循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損高度，一般不超過(guò)水冷壁管衛(wèi)燃帶上1.5米，因此在這一范圍內(nèi)要做重點(diǎn)檢查。
水冷壁管噴涂后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生磨損，應(yīng)及時(shí)檢查磨損狀況，掌握磨損規(guī)律。對(duì)磨損部位進(jìn)行再噴涂。
總之，檢查循環(huán)流化床鍋爐磨損狀況是非常重要的，噴涂前要對(duì)水冷壁管認(rèn)真、細(xì)致地做好檢查，根據(jù)檢查狀況，制定爐內(nèi)噴方案，再進(jìn)行噴涂。
2噴涂前處理
經(jīng)過(guò)檢查，水冷壁管已存在磨損時(shí)，根據(jù)磨損情況，噴涂前先做好處理。我們處理原則是：當(dāng)磨損面減薄比較均勻，沒(méi)有出現(xiàn)局部凹坑現(xiàn)象，且壁厚測(cè)量大于理論強(qiáng)度計(jì)算值的，表面粗糙處理后即可做熱噴涂；如果磨損面磨損嚴(yán)重，減薄比較均勻，面積大，壁厚已小于理論強(qiáng)度計(jì)算值的，則應(yīng)做換管處理（只要檢查及時(shí)可避免這種情況）；對(duì)于局部磨出凹坑，先做補(bǔ)焊，再噴涂；噴涂過(guò)的金屬耐磨層，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨出新的凹坑時(shí)，也做補(bǔ)焊后再噴涂。同水冷壁管相連接的鰭片磨出凹坑，也要補(bǔ)焊。總之循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管壁面（包括鰭片壁面）都應(yīng)順平，凡突或凹部位都會(huì)加速磨損。
3噴涂前的補(bǔ)焊
由于循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管都是用20G一類的優(yōu)質(zhì)碳鋼管制造的，有好的焊接性能。同時(shí)需要補(bǔ)焊的凹坑或面較小，因此補(bǔ)焊可以取得好的效果。
在補(bǔ)焊效果評(píng)估上，我們?cè)鴮?duì)一手工電弧補(bǔ)焊管運(yùn)行效果進(jìn)行了跟蹤，運(yùn)行4000多小時(shí)后割管做性能試驗(yàn)，結(jié)果補(bǔ)焊管的各項(xiàng)性能指標(biāo)同母材接近。
但是補(bǔ)焊必須講究工藝，應(yīng)采取小規(guī)范焊接方法。要選用小的焊條直徑，小的焊接電流，斷弧焊接，防止過(guò)熱，以減輕焊接熱影響區(qū)的影響；同時(shí)要選擇技術(shù)過(guò)硬的焊工施焊，焊后要對(duì)高出管壁的焊肉打磨，使焊接部位管壁同其它管壁保持同一平面。
對(duì)噴涂過(guò)耐磨涂層的水冷壁管，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行，又磨損出現(xiàn)凹坑時(shí)，補(bǔ)焊應(yīng)考慮金屬耐磨層中合金成分對(duì)焊接的不利影響，一般要把需補(bǔ)焊部位殘留的合金成分磨掉再補(bǔ)焊。如果不磨掉合金成分，必須制定合理的焊接工藝。
在補(bǔ)焊余高磨平后，應(yīng)對(duì)補(bǔ)焊焊面做表面著色探傷檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格才可進(jìn)行下一步工作。
4噴涂前管壁表面粗糙處理
熱噴涂時(shí)，熔化的噴涂材料粒子以高速噴射到基體表面，產(chǎn)生撞擊變形而與基體表面互相鑲嵌咬合在一起，基體表面粗糙度程度的大小，直接影響噴涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度。
采用噴砂對(duì)管壁進(jìn)行表面粗糙處理時(shí)，要選好砂型、砂粒度、砂粒角度及氣體壓力和流速；同時(shí)還要注重操作者的操作熟練程度和噴砂經(jīng)驗(yàn)，才可得到好的表面粗糙處理效果。
噴砂完應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，被噴砂的基體表面粗糙度要適當(dāng)而均勻。表面粗糙處理后的管壁應(yīng)盡快進(jìn)行噴涂，以防出現(xiàn)氧化而影響噴涂質(zhì)量。
5爐內(nèi)水冷壁管熱噴涂
根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐工況條件，水冷壁管防磨熱噴涂涂層應(yīng)有下列要求：
1)涂層對(duì)基體必須有良好的結(jié)合，防止在運(yùn)行條件下因物理和化學(xué)的作用而脫落，即使出現(xiàn)意外情況，例如出現(xiàn)漏水驟然冷卻、突然過(guò)熱等。
2)涂層應(yīng)與基體有大體一致的熱膨脹系數(shù)。
3)涂層不應(yīng)是嚴(yán)重隔熱的，噴涂后的涂層要不影響水冷壁管正常的熱交換功能。
4)涂層不能損害基體，尤其工件加熱到高溫時(shí)。
5)涂層在運(yùn)行條件下，要有良好的耐磨性，耐熱性和抗氧化能力。
6)有盡可能低的經(jīng)濟(jì)成本。
迄今，已進(jìn)入市場(chǎng)的噴涂粉末類別有數(shù)百種，各類噴涂絲材近百種，已給用戶選擇不同性能的噴涂材料提供了方便。循環(huán)流化床鍋爐四管噴涂，根據(jù)涂層不同性能要求，都可找到各自適合的噴涂材料。
循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)熱噴涂，目前爐膛入口和爐內(nèi)條件限制了一些大型噴涂設(shè)備進(jìn)入，火焰噴涂和電弧噴涂的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備可進(jìn)入爐膛內(nèi)進(jìn)行噴涂，實(shí)踐證明只要掌握好噴涂工藝，控制好水冷壁管噴涂過(guò)程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理，火焰噴涂和電弧噴涂都可取得好的防磨效果。而電弧噴涂在結(jié)合強(qiáng)度、噴涂效率、經(jīng)濟(jì)性和安全性方面都優(yōu)于普通火焰噴涂。
我們?cè)谕垦h(huán)流化鍋爐爐膛內(nèi)采用電弧噴水冷壁管，選用LX88A噴涂絲材，取得很好的效果。用LX88A噴涂絲材噴涂，涂層與管壁結(jié)合良好，硬度高，耐沖蝕磨損和磨粒磨損性能優(yōu)越。
電弧噴涂操作要注意控制以下幾點(diǎn)：
1) 調(diào)整好電纜長(zhǎng)度與線徑比。電弧噴涂進(jìn)入爐膛內(nèi)，電纜一般要加長(zhǎng)，這時(shí)要考慮長(zhǎng)電纜對(duì)電弧電壓和電弧電流產(chǎn)生的影響，做好調(diào)整。電纜加長(zhǎng)，回路電阻增加，線損加大。如果不加調(diào)整，將影響電弧狀態(tài)，甚至不能正常工作。解決的方法一般在電纜增加較長(zhǎng)時(shí)，要加粗電纜線徑，調(diào)整好長(zhǎng)度與線徑比，使回路電阻值變化較小。同時(shí)電壓指示也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，以電弧穩(wěn)定和電纜發(fā)熱不超過(guò)額定值為準(zhǔn)。
2) 控制好噴槍的噴涂角度、弧長(zhǎng)和噴槍移動(dòng)速度。
3) 控制好壓縮空氣質(zhì)量和空氣壓力。壓縮空氣要過(guò)濾凈化，在規(guī)定的氣壓范圍內(nèi)，氣壓盡量調(diào)得大些并保持穩(wěn)定，這樣可提高霧化效果和粒子噴射速度，得到質(zhì)量高的涂層。
4) 爐膛水冷壁管鰭片應(yīng)噴涂，爐膛四角水冷壁管噴涂層適當(dāng)加厚。
5) 要盡可能在過(guò)水冷壁管粗糙度處理面范圍內(nèi)噴涂層。由于爐膛內(nèi)水冷壁管噴涂是局部噴涂，噴前粗糙處理（噴砂）也是局部的，噴涂操作時(shí)涂層如果超出粗糙處理面范圍外的光管上，光管處涂層在鍋爐運(yùn)行中很容易脫落，在粗糙面和光管交界處噴涂層會(huì)出現(xiàn)斷碴，涂層出現(xiàn)斷碴容易引起爐膛內(nèi)固體磨粒改變方向，撞擊斷碴，迅速磨損管壁。
6噴涂質(zhì)量檢查驗(yàn)收
循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管爐膛內(nèi)噴涂，應(yīng)做好質(zhì)量檢查驗(yàn)收。但是目前還缺少現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)測(cè)試的儀器條件，噴涂涂層性能檢測(cè)試驗(yàn)大都是在試驗(yàn)室做的，所以在噴涂施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查驗(yàn)收受到了一定限制。
根據(jù)現(xiàn)有條件，我們的做法是：
1)首先了解用于噴涂的材料的性能，尤其要查看噴涂材料研制廠家提供的材料性能檢驗(yàn)單。以LX88A噴涂絲材為例，廠家提供的材料性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)：涂層孔隙率：2％、涂層硬度：HRc 69、涂層結(jié)合強(qiáng)度：41.3MPa。
2)宏觀檢查：
a涂層噴涂范圍檢查：要求的涂層噴涂范圍要噴涂到位，涂層應(yīng)噴在粗糙處理過(guò)的壁面上，濺到光管上的涂層應(yīng)盡量短而薄。
b涂層噴涂厚度檢查：在噴涂現(xiàn)場(chǎng)加試樣管，噴涂后抽取樣管斷面，確定涂層厚度。也可根據(jù)噴涂面積與材料用量估算涂層厚度。
c涂層面要平整，粒度應(yīng)均勻，不應(yīng)出現(xiàn)粘絲，適當(dāng)用力敲擊觀察涂層附著情況。
3)硬度測(cè)試：
a儀器：手持式里氏硬度儀，沖擊裝置選C, 硬度種類HRc。
b表面處理?xiàng)l件：被測(cè)點(diǎn)表面粗糙度小于 0.4μm。
c硬度值：依據(jù)噴涂方案要求，參考噴涂材料研制廠家提供的硬度值數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)。
7結(jié)束語(yǔ)
采取在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)做熱噴涂，以達(dá)到控制水冷壁管嚴(yán)重磨損的做法，可切中循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損實(shí)際狀況來(lái)施行；同時(shí)它結(jié)合磨損狀況的檢查和補(bǔ)焊來(lái)做，可最大限度減少水冷壁管換管量，擴(kuò)展了水冷壁管防磨噴涂的途徑。它可在爐膛內(nèi)做大面積的噴涂，也可對(duì)個(gè)別磨損（包括噴涂過(guò)的涂層局部再磨損）做噴涂。總之這些體現(xiàn)了它的靈活性、方便性、經(jīng)濟(jì)性。我們企業(yè)通過(guò)在循環(huán)流化床爐膛內(nèi)直接做水冷壁管防磨熱噴涂，已從中受益。
但是我們也看到，由于條件的限制，一些高質(zhì)量的熱噴涂方法還不能進(jìn)入爐膛，現(xiàn)有設(shè)備在爐膛內(nèi)噴涂的涂層質(zhì)量，還達(dá)不到超音速火焰噴涂、等離子噴涂等高端大型設(shè)備在爐外噴涂的涂層質(zhì)量級(jí)別；同時(shí)社會(huì)上有的施工隊(duì)伍對(duì)爐膛內(nèi)噴涂工藝和質(zhì)量控制環(huán)節(jié)缺乏了解與把握，介入噴涂后出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題使用戶還心存疑慮，影響了爐膛內(nèi)噴涂的信譽(yù)。
我們相信，隨著熱噴涂技術(shù)的快速發(fā)展，更適用的爐內(nèi)熱噴涂設(shè)備會(huì)不斷涌現(xiàn)，熱噴涂的技術(shù)水平會(huì)有更大更普遍的提高，它將受到鍋爐用戶的普遍歡迎。
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